Kursöversikt

Kurs-PM

FFY401 Fysik lp4 VT20 (7,5 hp)

Kursen ges av institutionen för Fysik

Kontaktuppgifter

Anders Hellman (anders.hellman@chalmers.se) [examinator/föreläsare]
Serguei Cherednichenko (serguei@chalmers.se) [övningsledare]
Emil Eriksson (emil.eriksson@chalmers.se) [övningsledare]
Fabian Årén (fabian.aaren@chalmers.se) [övningsledare]
Christopher Tiburski (tiburski@chalmers.se) [labbhandledare]
Annie Ringwall-Moberg (annie.ringwall-moberg@physics.gu.se) [labbhandledare]

kursrepresentanter

Wilma Björkman (wilma.bjorkman99@gmail.com)
Erik Hedström (erihedst@student.chalmers.se )
Lisa Johansson (lisjoh00@gmail.com)
Adam Lindgren (Adali@student.chalmers.se)
Evelina Strömdahl (evelinastromdahl@hotmail.se)

Kursens syfte

Syftet med kursen är att göra teknologerna förtrogna med begrepp och lagar från fysiken, mer specifikt inom mekanik, vågfysik och modern fysik, samt öva på att matematiskt beskriva och lösa problem från dessa områden.

Moment som ingår i kursen: Kinematik. Krafter. Dynamik. System av partiklar. Rörelseekvationer. Harmonisk svängningsrörelse. Energilagar. Stel kropps rörelse kring fix axel. Impulsmomentlagen. Matematisk beskrivning av allmän vågrörelse. Harmoniska vågor. Superposition. Akustiska vågor: tryck, hastighet, intensitet, reflektion. Elektromagnetiska vågor: interferens, diffraktion, upplösning, reflektion, polarisation. Relativitetsteori. Kvantfysikens grunder: Plancks strålningslag, fotoelektrisk effekt, Comptoneffekt, Schrödingerekvationen, vågfunktioner, operatorer, osäkerhetsrelationen. Kvantmekaniska tillämpningar: partikel i en-, två- och tredimensionella gropar, tunneleffekt, harmoniska oscillatorn, rotation i två och tre dimensioner. Laboration: diffraktionseffekter i enkelspalt, dubbelspalt och gitter

Schema

TimeEdit

Piazza

Kurslitteratur

Serway & Jewett; Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics, upplaga >3:e. Däremot kommer alla hänvisningar till uppgifter och dylikt vara till upplaga 9.

Som komplement kommer det finns ett kurskompendium (Fysik - ett kurskompendium till FFY401) som beskriver de olika momenten i kursen + övningsuppgifter som .pdf

Kursens upplägg

För att nå läromålen kommer materialet presenteras i form av föreläsningar, storgruppsövningar, räknestugor och laborationer (obligatoriskt moment)

Det preliminära (kan ändras) föreläsningsschemat är;

1:a läsveckan
F1: Vetenskapliga metoden, historik, dimensionsanalys (Kap. 1) samt vågrörelse (Kap 16)
F2: Vågrörelse (Kap 16),  samt ljudvågor (Kap 17)
F3: Superposition och stående vågor (Kap 18)
F4: Ljusvågor (Kap 34)
F5: Optik (Kap 35)

2:a läsveckan
F6: Interferens (Kap 37) och Diffraktion (Kap 38)
F7: Kinematik, konstant acceleration (Kap. 2, 3)
F8: Kaströresle i 2D, cylindriska koordinater, polära koordinater. (Kap. 4, 6.2)
F9: Newtons lagar, krafter. (Kap. 6.4, 4.6, 5, 5.1)
F10: Tröghetssystem, Newtons lagar, krafter, friktion. (Kap 5)

3:e läsveckan
F11: Newtons lagar, Jämvikt (Kap 5 och 12)

4:e läsveckan
F12: Newtons lagar. cirkelrörelser. (Kap 5 och Kap. 6.)
F13: Arbete och energi, potentiell energi (Kap 7 och Kap 8)
F14: Arbete och energi, potentiell energi, rörelsemängd (Kap. 7 och Kap 8 och Kap 9)
F15: Stela kroppens rotation (Kap 10)
F16: Rörelsemängdsmoment (Kap 11)

6:läsveckan
F17: Harmonisk oscillator (Kap 15)
F18: Relativitetsteori (Kap 39)
F19: Fotoner, svartkroppsstrålning, våg/partikel (Kap 40)

7:e läsveckan
F20: Repetition
F21: Repetition

8:e läsveckan
F22: Atomfysik (Kap 42)
F23: Kvantmekanik (Kap 41)
F24: Kvantmekanik (Kap 41)

9:e läsveckan
F25: Kvantmekanik (Kap 41)
F26-F27: Repetition.

Storgruppsövningar:

Övning 1: Ljud - 16.19, 16.44, 17.54, 18.7, (18.9), 18.14
Övning 2: Ljus - 35.31, 35.32, 37.13, (38.13), 38.51.
Övning 3: Krafter - 4.3, 5.17, 5.34, 5.60, 6.35.
Övning 4: Energi och rörelsemängd - 7.6, 8.8, 9.29, Modifierad 9.43, 9.53.
Övning 5: Rotation och harmonisk oscillator - 11.55, Krabbpulsaren, Roterande hjul, 15.15, 15.27, (15.48)
Övning 6: Relativitetsteori - Tvillingparadoxen, Orsak och verkan
Övning 7: Modern Fysik

Rekommenderade problem: 

Läsvecka 1: Räkneövning 1 (tisdag 24/3)
Kap 1: 1.12
Kap 16: 16.43
Läsvecka 2: Räkneövning 2 (tisdag 31/3)
Kap 17: 17.45
Kap 18: 4, 19, 23, 36, 41
Kap 34-35: 34.5, 34.7, 35.22, 35.27, 35.33, 35.37, 35.45
Kap 37: 1, 21, 23, 36
Kap 38: 6, 33
Läsvecka 3-4: Räkneövning 3 (tisdag 21/4)
Kap 2: 2.13
Kap 3: 3.27
Kap 4: 4.17
Kap 5: 5.12, 5.15, 5.18, 5.28, 5.33, 5.55, 5.65
Kap 6: 6.1, 6.11
Läsvecka 5-7 : Räkneövning 4 (tisdag 12/5)
Kap 7: 7.29, 7.44, 7.51
Kap 8: 8.5, 8.23, 8.59
Kap 9: 9.11, 9.31, 9.39, 9.40, 9.41.
Kap 10: 10.3, 10.13, 10.44
Kap 11: 11.13, 11.17, 11.33, 11.34, 11.37, 11.53, 11.55
Kap 12: 12.1, 12.3, 12.5
Kap 15: 5, 32
Läsvecka 8: Räkneövning 5 (tisdag 19/5)
Kap 39: 39.1, 39.5, 39.7, 39.14.
Kap 40: 40.7, 40.16, 40.21, 40.29, 40.39, 40.45, 40.55.
Läsvecka 9: Räkneövning 6 (tisdag 26/5)
Kap 42: 42.3, 42.9, 42.25
Kap 41: 41.3, 41.11, 41.19, 41.25, 41.29, 41.31, 41.36, 41.39, 41.49

Labbschemat

Eftersom all undervisning nu sker på distans så kommer även laborationen O2 (diffraktion och interferens) att ske på distans. Laborationen har dock modifierats något. Mer information angående laborationen samt utförande finns under modulen "Laboration O2". Här hittar ni även labb-PM.

Gruppindelningen kommer ske genom att ni själva anmäler er i valfri grupp här på Canvas. Grupperna kommer att finnas tillgängliga från och med fredagen den 17 april. Varje grupp kommer att innehålla  8-9 st studenter så det är först till kvarn som gäller (se laborationsschema nedan). 

Labb-PM, extra information angående labben och länkar till simuleringsprogram som ska användas för att svara på laborationsuppgifterna finns under modulen "Laboration O2". I labb-PM hittar ni instuderingsfrågorna som ska göras innan laborationsuppgifterna. Både instuderingsfrågorna och laborationsuppgifterna ska skickas in till respektive laborationshandledare innan laborationstillfället.

Vid laborationstillfället så kommer varje grupp att ha ett kortare Zoom-möte med respektive laborationshandledare. Zoom-mötet kommer att ta plats de sista 45 minuterna på respektive laborationstillfälle (dvs. kl. 11.00 om laborationstillfället är på förmiddagen och kl. 16.15 om laborationstillfället är på eftermiddagen). Laborationshandledarna kommer att lägga ut en länk till Zoom-mötet på Canvas under laborationsmodulen innan utsatt tillfälle.

Labbgrupp 1: 28/4 kl. 8.00
Labbgrupp 2: 28/4 kl. 13.15
Labbgrupp 3: 29/4 kl. 13.15
Labbgrupp 4: 4/5 kl. 13.15
Labbgrupp 5: 5/5 kl. 8.00
Labbgrupp 6: 5/5 kl. 13.15
Labbgrupp 7: 6/5 kl. 8.00
Labbgrupp 8: 7/5 kl. 13.15
Labbgrupp 9: 8/5 kl. 13.15
Labbgrupp 10: 14/5 kl. 8.00
Labbgrupp 11: 14/5 kl. 13.15
Labbgrupp 12: 15/5 kl. 8.00
Labbgrupp 13: 15/5 kl. 13.15
Labbgrupp 14: 26/5 kl. 8.00
Labbgrupp 15: 27/5 kl. 13.15
Labbgrupp 16: 28/5 kl. 13.15
Labbgrupp 17: 29/5 kl. 8.00
Labbgrupp 18: 29/5 kl. 13.15

Förändringar sedan förra kurstillfället

P.g.a. Coronavirus kommer kursen troligtvis innehålla tillfälliga förändringar, t.ex. distansundervisning.  För mer information se (https://www.chalmers.se/sv/nyheter/info/information-till-studenter/Sidor/default.aspx)

Lärandemål

1. ställa upp de allmänna definitionerna för hastighet och acceleration och tillämpa dessa för rörelse i en, två och tre dimensioner (speciell vikt fästs vid cirkulär centralrörelse).
2. formulera Newtons lagar och känna till deras begränsningar och använda dem för att lösa enkla problem där de inblandade kropparnas utsträckning försummas och där växelverkan med omgivningen sker genom påverkan av krafter såsom tyngdkraft, normalkraft, spännkraft och friktionskraft.
3. känna till definitionerna av begreppen rörelsemängd, arbete, kinetisk och potentiell energi.
4. fomulera lagarna om rörelsemängdens och den mekaniska energins bevarande, känna till deras begränsningar och använda lagarna som verktyg för att lösa enkla mekaniska problem.
5. känna till definitionerna av begrepp såsom tröghetsmoment, vridande moment och rörelsemängsmoment som är viktiga för att beskriva och räkna på rotationsrörelse hos stela kroppar med utsträckning.
6. kunna tillämpa dessa begrepp tillsammans med lagarna om rörelsemängdens och den mekaniska energins bevarande för att lösa enkla problem som behandlar stela kroppars statik och dynamik.
7. formulera de allmänna matematiska uttrycken för fortskridande och stående vågor
8. redogöra för harmoniska vågor i termer av amplitud, våglängd, period, frekvens, vinkelhastighet, utbredningshastighet, vågtal, fas och faskonstant.
9. beskriva utbredning av mekaniska/akustiska vågor och räkna på begrepp som intensitet och ljudnivå.
10. behandla optiska problem (spalter, gitter, tunna skikt, filter) vars lösningar kräver insikt i de grundläggande begreppen interferens, diffraktion, upplösning och polarisation.
11. kunna förklara speciell relativitetsteori, tillämpa Planck, Wien och Stefan lagar för att lösa enkla problem som behandlar svartkroppsstrålning, beskriva den fotoelektriska effekten och göra enkla energiberäkningar för fotoelektronerna, kunna förklara begreppen partikel/våg dualism, Bohrs modell för väteatomen, tillämpa Schrödinger ekvationen och tolka vågfunktionen på enkla problem, t.ex. partikel i en potentiell brunn.

Examination

Laborationen är ett obligatorisk moment. Godkände av momentet sker i samband med laborationen. 

Gruppdugga
Vi kommer ha en frivillig gruppdugga som fokuserar på vågfysik och mekanik onsdag den 13/5, kl 9.00-12.00 i SB-salarna. Gruppduggan kommer bestå av ett antal uppgifter där studenterna i grupp skall lösa uppgifterna. Gruppindelningen är slumpmässig. Gruppduggan genererar bonuspoäng (maximalt 2p) på den riktiga tentan. För att få tillgodo räkna sig maxpoängen måste man klar 80% på gruppduggan, och 1p om man klarar 60%.

Betygsgränser på tentamen:

10 och under 15 poäng ger betyg 3
15 och under 20 poäng ger betyg 4
20 poäng eller över ger betyg 5

Betygsättning av tentamen:

Tentamen innehåller 6 uppgifter.
Varje tal ger max 4 poäng.
Mindre fel eller rätt men ofullständiga lösningar ger 1, 2, 3 poängs avdrag.
Allvarliga och principiella fel ger 4 poängs avdrag.

Hjälpmedel vid deltenta/tentamen

Formelsamling (exempelvis Physics Handbook) samt en chalmersgodkänd miniräknare. 

Tid och plats för examination (ordinarie tentamenstillfälle):

På grund av Corona kommer tentan ske på distans men vid samma datum/tid. För mer information se (https://www.chalmers.se/sv/nyheter/info/information-till-studenter/Sidor/default.aspx).

Tentan sker den 5/6, kl 8.30-12:30 i SB mulitsalar

Gransking av tenta/omtenta sker genom att besöka TF kansli (origohuset, vån 5) där tentorna finns. Om det skulle vara frågor kring tenta så kan ni skriva till mig (anders.hellman@chalmers.se) så bokar vi en tid för genomgång/diskussion.

Länk till kursplanen i Studieportalen Studieplan